The document discusses the Benkelman beam test procedure for determining pavement deflections under load. It explains that the Benkelman beam consists of a fixed body and movable arm, and describes the 8 step procedure for conducting the test in the field using a standardized test vehicle. Measurements are taken at varying distances and then used to calculate deflections corrected for temperature variations. Formats are provided for recording raw field measurements and corrected deflection values. The conclusion states that the Benkelman beam is a common tool for pavement testing and outlines its key components and standardized test method.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
NORMA ASTM D 4695
Presentado por: SADHAM NIMER
COAPAZA RAMOS
Docente: ING. CESAR EDWIN
GUERRA RAMOS
Curso: DISEÑO DE PAVIMENTOS
Escuela Profesional
INGENIERIA CIVIL
2021

2. INTRODUCCION
Las deflexiones producidas en la superficie de un pavimento flexible por
acción de las cargas vehiculares pueden ser determinadas haciendo el uso
del deflectometro tales como la “viga benkelman”, llamado así en honor al
Ing. A.C. Benkelman, quien desarrollo en 1953 como parte del programa de
ensayo viales de la AASHTO Road Test.
El uso de la viga Benkelman presenta ventajas como su bajo costo, su
versatilidad de uso y de la existencia de base de datos ilimitada.

3. OBJETIVOS
• Explicar las partes de la viga benkelman y sus ventajas de esta.
• Describir el procedimiento que debe seguirse en para la preparación del
ensayo viga benkelman.
• Conocer la el calculo y determinación la deflexión vertical y puntual de
una superficie del pavimento bajo la acción de una carga normalizada,
transmitida por medio de ruedas gemelas de un eje simple tipo.

4. EQUIPO BENKELMAN
Este equipo se usa junto con un camión tipo C2 (esta cargado de peso hasta
que llegue los 80 KN en el eje simple y sus ruedas deben estar infladas a
una presión de 900 KPa).
VENTAJAS DEL EQUIPO BENKELMAN
Se trata de un ensayo bastante económico, no
permite conocer la deflexión bajo carga, en el
centro de las ruedas gemelas. (pero es laborioso
y no nos permite conocer el cuenco de
deflexiones)
Es necesario tener en cuenta, para determinar el
tiempo de aplicación de la carga, la velocidad del
camión que se emplea con el equipo. Se ha
considerado una velocidad de aproximadamente
1 km/ h.
Figura 01. Equipo deflectometro Benkelman
Fuente. Manual de carreteras: Ensayo de materiales, 2016

5. Un cuerpo de sostén (Fijo)
Se sitúa directamente sobre el terreno
mediante tres apoyos (dos delanteros fijos "A"
y uno trasero regulable “B”
1
Un brazo móvil
Acoplado al cuerpo fijo mediante una
articulación de giro o pivote "C", uno de cuyos
extremos se apoya sobre el terreno (punto "D")
y el otro se encuentra en contacto sensible con
el vástago de un extensómetro de movimiento
vertical (punto "E").
2
Adicionalmente el equipo posee
un vibrador incorporado
1
La viga
Benkelman consta
esencialmente de
2 partes:
Principio de
operación de
la viga de
benkelman

6. ESQUEMA DE LA VIGA DE BENKELMAN
Figura 02. Partes de la viga de benkelman
Fuente. Fuente: Estudios de evaluaci6n estructural de pavimentos basados en la interpretación de curvas de deflexiones
(Ensayos no destructivos); Hoffman Mario & Del Águila Pablo, 1985
(1) Bastidor - Viga
(2) Palanca de medida
(3) Suspensión
(4) Puntos de apoyo
(5) Pasador
(6) Nivel
(7) Deformimetro
(8) Palpador
(9) Nudos

7. VEHICULO DE CARGA
El vehículo usado para transportar el dispositivo de
deflexión estática y cargar el pavimento deberá ser
un camión que lleve una carga de prueba de 80 kN
(18000 lbf) en eje simple trasero según AASHTO en
la normativa T256-01. proporcionando 9,000 libras
por cada una de las llantas
duales del eje trasero de un
camión tipo C2, con una
presión en las llantas de 0.48
a 0.55 Mpa (70 a 80 Psi).
Figura 03.
Operación de la viga
benkelman en situ
Fuente: Estudios de evaluaci6n
estructural de pavimentos
Constructora y Consultoría A&R
S.A.C, 2020

8. PREPARACION DEL ENSAYO
El vehículo se carga con paralelepípedos, preferiblemente de
metal, de concreto o de piedra y se pesan en una báscula
contrastada hasta tener la carga de 80 kN (17984.71 lb) en el eje
simple trasero. Se comprueba la carga al comienzo del ensayo y
para series de ensayos al comienzo y al final de la jornada de
trabajo. Se pesa el eje trasero y las ruedas gemelas, bajo las cuales
se realizará la medida, la masa en estas últimas será de 40 kN
(9000 lbf). Silos materiales utilizados para cargar el vehículo son
susceptibles a las variaciones de humedad, se deberá proteger
con una lona.
1ro

9. PREPARACION DEL ENSAYO
2do
Se imprime sobre un papel la huella de las ruedas gemelas
cargadas correctamente, con la presión de inflada recomendada
por el fabricante de los neumáticos para esa carga. Para ello se
levantan las ruedas con un gato sobre una superficie lo más plana
posible, se coloca el papel debajo y se descienden las ruedas
reposando libremente toda la carga sobre el papel. Se anota la
presion de inflado con la que se ha obtenido la huella. La presión
de inflado se debe comprobar cada dos horas.

10. PREPARACION DEL ENSAYO
3ro
Se monta la viga Benkelman o similar, comenzando por los tres
tramos de la palanca de medida. Luego se coloca el nivel y
finalmente el deformimetro. Se comprueba el correcto
funcionamiento de todo el conjunto.

11. PROCEDIMIENTO EN CAMPO
1er PASO: Para iniciar las mediciones de las deflexiones se tiene que definir los
puntos donde se tomarán las medidas. Se recomienda tomar los puntos cada 50
o 100 m de distancia, alternando cada carril; estos puntos tienen que
encontrarse a una distancia prefijada hacia dentro del carril desde el borde de la
berma del pavimento. Se recomienda utilizar las distancias indicadas en la tabla
01 (MTC, 2016).
Tabla 01. Distancia del punto de ensayo.
Fuente: Manual de Carreteras: Ensayo de Materiales. (MTC, 2016).

12. 2do PASO: Una vez definidos los puntos
donde se realizarán las mediciones, la
rueda dual del camión deberá ser colocada
en el punto seleccionado, se estaciona el
extremo de la viga Benkelman debajo del
eje vertical del centro de gravedad de las
llantas dobles, se tiene como tolerancia un
rango de 3 pulgadas alrededor del punto.
(Ver figura 05.)
Figura 05
Punto de ubicación del extremo de la viga
Benkelman.
Fuente: Estudios de Evaluación
Estructural de Pavimentos Basados en la
Interpretación de Curvas de Deflexiones.
(Hoffman y Del Águila, 1985).

13. El extremo de la viga Benkelman se coloca
en el eje gravedad, pero al exterior de las
llantas, de tal manera que pueda
realizarse una marca con una plomada
adosando una varilla de madera en la
parte trasera del camión. De esta manera
en los siguientes puntos a tomar solo
basta hacer coincidir desde la parte
trasera del camión la plomada con la
marca. La viga Benkelman tiene que estar
alineada horizontalmente con la dirección
de movimiento del camión.
Debido a la dificultad visual y
operacional que demanda
hacer coincidir el extremo de
la viga Benkelman con el eje
de gravedad, se realizará el
siguiente trabajo:
3er PASO

14. Las mediciones en un punto, se
realizarán a diferentes distancias,
puede ser cada 25, 30, 40 o 50
cm, estas son llamadas
deflexiones adicionales. La
primera medición es la deflexión
máxima y es tomada a una
distancia igual a 0 cm, esta es la
deflexión medida en el punto
que coincide con el eje de
gravedad de las llantas dobles.
Figura 06
Geometría de colocación de la viga
Benkelman.
Fuente: Estudios de Evaluación Estructural de
Pavimentos Basados en la Interpretación de Curvas de
Deflexiones. (Hoffman y Del Águila, 1985).
4to PASO

15. Las mediciones en un punto, se
realizarán a diferentes distancias,
puede ser cada 25, 30, 40 o 50
cm, estas son llamadas
deflexiones adicionales. La
primera medición es la deflexión
máxima y es tomada a una
distancia igual a 0 cm, esta es la
deflexión medida en el punto
que coincide con el eje de
gravedad de las llantas dobles.
5to PASO
Figura 07. Procedimiento de medición de deflexión

16. Una vez
instalada la
viga en el
punto de
medición,
6to PASO
Se pondrá el dial del
extensómetro en cero,
se activara el vibrador
y mientras el camión
se desplaza muy
lentamente se
procederá a tomar
lecturas.
Finalmente se necesitara
la participación de 3
operadores.
1) Un operador que sea
calificado para la toma de
datos.
2) Una persona que anote
las mediciones
3) un ayudante que
coordine con el conductor
del camión.
7mo PASO
8avo PASO
se verificará que esta se encuentre
alineada longitudinalmente con la
dirección del movimiento del camión.

17. CALCULO PARA DETERMINAR LA DEFLEXION
Una vez tomadas las lecturas de campo es necesario obtener una
lectura final en cada estación, para esto se resta las lecturas
consecutivas acumulando las deflexiones desde la lectura final (0) a las
diferentes distancias, de esta manera se obtienen las deflexiones a
cada distancia; cabe indicar que las lecturas de campo miden la
recuperación del pavimento pero no las deflexiones.
1er PASO

18. Como ejemplo se tiene que al tomar 5 lecturas en una estación se obtuvieron
lecturas en el dial de 320 (a 0 cm), 270 (a 25 cm), 210 (a 40 cm), 180 (a 70 cm) y
180 (a 1 metro), se observa que conforme aumenta la distancia la recuperación va
aumentando hasta que se fija un valor en el dial (180) lo cual quiere decir que el
pavimento ya no tiene capacidad de recuperarse por lo tanto su deformación es
cero. Así mismo con los datos de las lecturas de campo se obtienen que las
lecturas finales son 140, 90, 30 y 0, ya que para la distancia a 70 cm se calcula que
la lectura final es 180-180=0, para la distancia a 40 cm se tiene una lectura de 210-
180+0=30, a 25 cm se calcula la lectura final en 270-210+30=90, y la lectura final
máxima seria 320-270+90=140. Obtenidas las lecturas finales estas serán
multiplicadas por el factor del dial expresando el resultado en milímetros.
Ejemplo 01

19. Las deflexiones en pavimentos flexibles de espesor de asfalto mayor a 5
centímetros se ven afectadas por la temperatura, su magnitud aumenta al
incrementarse la temperatura en la carpeta asfáltica. Esto erróneamente
se puede atribuir a la disminución de la rigidez de las capas subyacentes,
razón por lo cual es necesario corregir las deflexiones de campo llevando
los valores de las deflexiones a una temperatura standard de 200𝐶𝐶,
mediante la siguiente ecuación.
2do PASO
Donde:
𝐷𝐶 = Deflexión corregida por temperatura
𝑒 = Espesor teórico de la carpeta asfáltica en cms
𝑇 = Temperatura del pavimento en °C

20. La medición de temperatura
se realiza solo una vez por
cada punto definido a
ensayar, en una zona
cercana al punto de
distancia cero, en
pavimentos con espesor de
asfalto mayor a 5
centímetros. Para esto es
necesario hacer una
pequeña perforación al
pavimento de 3 a 5 cm. con
el cincel de punta.
3er PASO
Se coloca el termómetro antes de iniciar el
ensayo y se registra la temperatura una
vez terminada la última lectura de campo.
Se debe evitar en lo posible las sombras o
zonas húmedas que impidan obtener una
temperatura representativa. Se
recomienda realizar la medición de
temperatura en una zona cerca al borde
del pavimento y al eje transversal de la
llanta, ya que este lugar se mantiene libre
de impedimentos y cercana al punto de
distancia cero.
La medición de temperatura
se realiza solo una vez por
cada punto definido a
ensayar, en una zona
cercana al punto de
distancia cero, en
pavimentos con espesor de
asfalto mayor a 5
centímetros. Para esto es
necesario hacer una
pequeña perforación al
pavimento de 3 a 5 cm. con
el cincel de punta.
Se coloca el termómetro antes de iniciar el
ensayo y se registra la temperatura una
vez terminada la última lectura de campo.
Se debe evitar en lo posible las sombras o
zonas húmedas que impidan obtener una
temperatura representativa. Se
recomienda realizar la medición de
temperatura en una zona cerca al borde
del pavimento y al eje transversal de la
llanta, ya que este lugar se mantiene libre
de impedimentos y cercana al punto de
distancia cero.

21. Figura 08. Medición de temperatura
Fuente: Balarezo, 2017

22. En la tabla 01 un formato que puede ser usado para el registro de las lecturas y
mediciones de campo. En la tabla 02 se muestra un formato para las mediciones
corregidas de campo.
Tabla 01. Formato de lecturas y mediciones de campo.
Fuente: (Balarezo, 2017)
Tabla 02. Formato de mediciones corregidas de campo.
Fuente: (Balarezo, 2017)

23. FICHA TECNICA DE UNA VIGA BENKELMAN

25. CONCLUSIONES
 La viga benkelman esta compuesto por dos partes principales que son
el cuerpo “fijo” y “brazo móvil” aunque adicionalmente se puede
incorporar un vibrador para evitar fallos y descalibraciones del dial
“extensómetro”.
 Para el ensayo se usa un camión normalizado tipo C2 (80KN<>18 Lb-f
de peso en el eje trasero y un chasis inflado a una presión de 0.55 Mpa
<> 80 Psi.
 Se ha logrado separar en 8 pasos fundamentales el procedimiento de
preparación en situ el ensayo Benkelman, para lo cual se necesitan un
mínimo de 3 personales.
 Para los cálculos se utiliza una formula, un fomato de recopilación de
datos (Tabla 01) y un formato de correcion de datos (Tabla 02).

26. RECOMENDACIONES
• Para una evaluación estructural de pavimento flexible, de preferencia
se recomienda usar el equipo de medición de Deflexiones bajo carga
estática o con movimiento lento “Viga Benkelman”, debido a su
versatilidad, simple, barato de operar y actualmente se tiene una gran
experiencia derivada de su uso durante muchos años.
• Al ser un metodo estático, hay que tener cuidado en zonas de alto
transito que pueda interrumpir y alterar el ensayo.